インコネル vs チタン:ハイスペック金属のユースケースを理解する

インコネルとチタンはどちらも、さまざまな高応力および腐食用途に適した高仕様の金属です。どちらも極端な条件に適した望ましい物理的および機械的特性を備えていますが、インコネルとチタンは非常に異なる金属です。ここでは、インコネルとチタンを区別する主な特性、製造上の懸念事項、使用例を見ていきます。

インコネル

インコネルは、スペシャル メタルズ コーポレーション製のニッケルクロム超合金ファミリーの商品名です。極端な温度に対して非常に高い耐性があり、強度を失うことなく約 2,000°F (合金によって異なります) に耐えることができます。また、極低温でも良好に機能します。

極端な温度性能に加えて、インコネルは室温で優れた機械的特性を備えています。たとえば、インコネル 725 の引張強度は最大 180 ksi で、構造用鋼の 2 倍です。インコネル 718 などの一部のインコネル合金は、強度をさらに高めるために析出硬化されています。インコネルは、酸化、孔食、隙間腐食、腐食割れなどの腐食に対しても高い耐性があります。

インコネルの特性により、最も要求の厳しい条件で貴重な金属となります。ただし、ほとんどの超合金と同様に、鋼、アルミニウム、チタンなどの一般的な金属よりもはるかに高価です.

インコネルの加工

インコネルを極端な条件で貴重な素材にする強さは、機械加工を困難にします。非常に硬く、機械加工中に加工硬化しやすく、切削工具が損傷したり、ワークピースが変形したりする可能性があります。

機械加工前の溶体化による応力緩和インコネルは、表面硬度を下げ、加工硬化を制限し、工具への応力と摩耗を軽減します。加工硬化を最小限に抑える高速で連続的な切削が可能なセラミック ツーリングをお勧めします。また、加工硬化を促進するペッキングを避けることも重要です。

インコネルの溶接

ほとんどのインコネルは、溶接が割れやすいため、溶接が困難です。ただし、特定のインコネル合金は溶接できるように設計されています。これらは通常、フィラー メタルとして最も溶接性の高いインコネル合金であるインコネル 625 で溶接された TIG (タングステン不活性ガス) です。通常、TIG 溶接はフィラーを必要としませんが、2 つの部品を割れずに融合するのは非常に難しいため、インコネル溶接に推奨されます。

インコネルの用途

インコネルは、耐薬品性と耐熱性が高いため、航空宇宙、石油とガス、および海洋のさまざまな用途に最適です。インコネルの一般的な使用例には次のようなものがあります:

• ジェット エンジンの排気。
• タービン。
• 排気カップリング。
• フレア スタック。
• 天然ガス配管
• 船舶用プロペラ ブレード
• 航空宇宙および船舶用ファスナー
• 重機部品

インコネルは、極端な温度と耐腐食性が必要な場合、特に高温が他の金属の強度と耐酸化性を低下させる場合に理想的な材料です.

チタン

チタンは、強度対重量比が非常に高い元素金属であり、航空宇宙構造部品など、重量を最小限に抑えることが重要な用途に非常に役立ちます。チタンはスチールとほぼ同じ強度ですが、重量は半分しかありません。ただし、これらの特性は、一般にインコネルよりもはるかに安価ですが、アルミニウムやスチールなどのより一般的な金属よりも高い値札が付いています.

チタンは常温では酸素や水と反応しません。インコネルと同様に、チタンは素材を保護する表面に不活性な酸化層を形成します。これにより、チタンは硫酸や塩酸などの強酸に対しても非常に耐食性が高くなります。さらに、チタンは生体適合性があり無毒であるため、多くの医療用途に使用されています。

チタンは、市販の純粋なグレードと合金グレードの両方で入手できます。最も一般的な合金である Ti 6Al-4V は、アルミニウムとバナジウムとの合金であり、世界中で使用されているチタンの約半分を占めています。このチタン合金および他のチタン合金は、純チタンよりも硬く、強く、および/または加工しやすいように設計されています。純チタン (CP) は、チタン合金よりも柔らかく延性がありますが、耐食性は抜群です。

チタンの加工

チタンをそのような有用な金属にする特性は、機械加工を非常に困難にします.インコネルと同様に、チタンは加工硬化しやすいです。また、CP チタンは機械加工時に非常に粘着性が高く、切削工具に干渉する可能性のある長く連続した切りくずを形成します。この特性により、かじりが発生しやすくなります。これは、大量の高圧クーラントを使用してできるだけ早く切りくずを取り除き、工具のフルートをきれいに保つことで減らすことができます。

チタンを加工するときは、断続切削を避け、ワークに接触するときは常に工具を動かし続けてください。接触しすぎると工具がこすれ、過剰な熱が発生して加工硬化が発生します。低速で高い送り速度で加工すると、発熱を大幅に減らすことができます。

インコネルは非常に硬く剛性がありますが、チタンははるかに柔軟であるため、ワークピースには確実なグリップと可能な限り剛性の高い機械設定が必要です。チタンとその合金は非常に弾力性があるため、機械加工中にスプリングバックとビビリが発生し、表面仕上げが不十分になる可能性があります。

チタンの溶接

チタンとその合金は容易に溶接できます。チタンを溶接するための技術と設備は、ステンレス鋼やニッケル基合金などの他の高仕様金属の場合と同様です。ただし、チタンは他の金属よりも清浄度と不活性ガスのシールドに細心の注意を払う必要があります。空気による汚染は、チタン溶接を台無しにする可能性があります.

チタン アプリケーション

チタンの機械的特性、特に強度対重量比は、航空宇宙産業や自動車産業で非常に役立ちます。 Ti 6AL-4V は、航空宇宙用途で使用される全合金のほぼ半分を占めています。また、その優れた耐食性と生体適合性により、医療業界でも一般的に使用されています。

チタンの一般的な用途には次のようなものがあります:

• 航空機のエンジンとフレーム
• 装甲板。
• 軍艦
• 宇宙船。
• ミサイル。
• 着陸装置
• 排気ダクト
• 人工関節。
• ボーンを設定または修復するためのハードウェア
• 埋め込み型医療機器
• スポーツ用品
• 自転車のフレーム

インコネルとチタン

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